CN112007505A - 无附加能耗的采用生物技术的油烟净化装置及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无附加能耗的采用生物技术的油烟净化装置及其净化方法。该制备过程是通过制备第一复合填料；制备第二复合填料；制备复合菌液；根据废气量确定第一复合填料，第二复合填料的体积及复合菌液的喷淋速度，废气量为100m3/h，复合菌液喷淋速度为0.5～1.5L/h；将第一复合填料填充入第一填料部，将第二复合填料填充入第二填料部，将复合菌液加入菌液容纳槽中实现的。

Description

无附加能耗的采用生物技术的油烟净化装置及其净化方法

技术领域

本发明涉及油烟净化领域，特别是一种无附加能耗的采用生物技术的油烟净化装置及其净化方法。

背景技术

城市餐厨油烟排放的治理一直是城市环境污染治理的老大难问题，也是城市环境污染的主要来源之一。据大气源的分析，餐厨油烟对PM2.5的”贡献率”高达15％以上，也是目前仅次于工业污染和交通污染的第三大大气污染源。据悉，餐厨油烟的投诉占到了大气污染投诉的60％左右，可见，餐厨油烟污染对于执法部门来说也是一个头疼的问题。餐厨油烟废气主要来源宾馆、饭馆、酒家、餐厅以及学校、机关、工厂等场所；食品油炸、烹任加工行业；油溅热处理车间、油雾润滑车间、工件焊接车间以及烯油锅炉排放等工业场合。

食物烹任、加工过程中挥发的油脂、有机质及其加热分解或裂解产物，统称为油烟。餐饮单位每天所使用的食用油主要有两种，一种是植物油，另一种是动物油，植物油主要有豆油、花籽油和花生油；动物油主要成分是饱和脂酸甘油酯。而食用油是混合物，高于270度之后，高沸点的食用油组成成分开始汽化，并形成大量“青烟”，主要是不为肉眼可见的微油滴所组成。此时往油中加入食品,食品中所含水分急剧汽化膨胀,其中部分冷凝成雾和油烟一起形成油烟雾。在随着温度上升的各阶段所形成的混合气体在离开锅灶上升过程中与液面外的空气分子碰撞。与此同时,燃烧热分解产生出一些细颗粒物和有害气体,最终形成食用油及食品在高温下的挥发物及其冷凝雾、气溶胶、水汽及含细颗粒物所组成的油烟雾。治理油烟废气，需达到餐饮业油烟污染物排放标准(DB41_1604-2018)。

当前国内外油烟基本是靠湿式喷淋、离心分离、低温等离子、静电复合、填料过滤、紫外光解、电沉积等技术，处理效果不稳定，难于达到长期有效运行。现有设备主要立足于烟气的处理，忽视了油的预处理，结果造成装置运行初期，能够达到国家的要求，运行两个月后，无法满足排放标准。喷嘴雾化的方式由于油泥的堵塞，造成喷嘴无法达到满意的雾化效果，直接影响了对烟气的过滤。低温等离子由于前期油烟预处理不彻底，造成极板及放电尖端积油泥，影响等离子的处理效果，实际运行难于超过三个月，就无法实现烟气的达标处理。等离子排放烟气达不到要求，没有任何补救设备和手段。由于前端处理不彻底，排放装置固定设置，无法进行在线清洗，十分难于进行拆卸，只有装置更换才能达到达标的要求。当前餐厨油烟只能够走污染，采购处理装置，达标，运行两到三个月，无法达标，再污染，循环往复。

综上所述，餐厨油烟处理目前也是停留在过滤，喷淋、离心分离等传统的物理或化学处理技术，效果不理想，且消耗大量的能耗，同样面临二次污染和效率低等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种无附加能耗的采用生物技术的油烟净化装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油烟净化装置，该装置包括进烟烟道、生物净化单元和菌液喷淋单元，进烟烟道与生物净化单元构成油烟传输连接。生物净化单元包括一本体，本体为设置有进风口和出风口的中空壳体，进风口和出风口之间依次设置有第一中空部，第一填料部，第二中空部和第二填料部，第一填料部填充有比表面积为4500～6500m²/m³，空隙率为20-35％间的第一复合填料，第二填料部填充有比表面积为2500-3500m²/m³，空隙率为35-45％间的第二复合填料；进风口、出风口、第一中空部、第一填料部、第二中空部和第二填料部互相连通；菌液喷淋单元向第一填料部和第二填料部喷淋复合菌液。

优选的，所述生物净化单元设置在进烟烟道上方；所述本体竖直设置的柱状壳体，底部开口设置为进风口，顶部开口设置为出风口，本体底部连接有上下开口的圆锥状的连接部，连接部口径较大的一端与本体底部密闭连接，连接部口径较小的一端与进烟烟道的顶部密闭连接；菌液喷淋单元包括容纳复合菌液的菌液容纳槽及菌液喷淋结构，菌液容纳槽与菌液喷淋结构连通，菌液喷淋结构底部低于其与菌液容纳槽的连通处；菌液喷淋结构悬于第二填料部上方，菌液喷淋结构底部设置有多个能够使复合菌液向下滴落的小孔，菌液喷淋结构底部与第二填料部的竖直方向的距离为2-5cm。

优选的，菌液容纳槽与所述生物净化单元本体均设置为圆柱体，菌液容纳槽与所述生物净化单元本体的高度比为1:3，菌液容纳槽的高与直径比为1：1.2～1.0：1.5之间，所述生物净化单元本体的高与直径比为3：1～4.5：1之间；第一中空部、第一填料部、第二中空部和第二填料部的高度比为第一中空部1：第一填料部2.5～3.0：第二中空部1：第二填料部2.5～3.0。

本发明的另一目的是得到利用上述油烟净化装置的油烟净化方法，其包括如下步骤：

a1.制备第一复合填料；

a2.制备第二复合填料；

a3.制备复合菌液；

a4.确定生物净化单元本体的横截面积及第一填料部，第二填料部的高度，使得废气通过第一填料部的时间为0.9～2.8秒，通过第二填料部的时间为0.6～1.9秒；并确定复合菌液的喷淋速度，具体为废气量为100m³/h时，复合菌液喷淋速度为0.5～1.5L/h；

a5.将第一复合填料填充入第一填料部，将第二复合填料填充入第二填料部，将复合菌液加入菌液容纳槽中。

优选的，所述步骤a1的具体操作为：

b1.将30-45％的木质纤维素，25-30％的聚氨酯和30-50％的PP放置入发泡设备中；

b2.将发泡设备设置.在105℃，通入氮气5-10分钟，得到发泡填料；

b3.将7-10％的石英砂，8-15％的无烟煤，13-20％的磁铁矿粉，5-20％的沸石粉末，12-18％的蒙脱土，15-20％的活性碳粉末，1.5-4.5％的MgO，3.5-7.5％的氧化铝在600℃的条件下高温烧结四小时，得到烧结填料；

b4.将步骤b2得到的发泡填料和步骤b3得到的烧结填料按照1：2～2：3的比例混合，得到第一复合填料。

优选的，所述步骤a2具体操作为：

c1.将12-15％的酚醛纤维，15-20％的纤维活性碳，3-5％的粘胶纤维，7-10％的沥青纤维，3-10％的聚氨酯，3-4％的PP颗粒，20-30％的ABS颗粒，10-18％的聚氨酯，1.5-4.5％的钛粉，3-4.5％的PVC颗粒放入发泡设备；

c2.将步骤c1中的材料进行发泡成型工艺，得到第二复合填料。

优选的，所述步骤a3具体操作为：

d1.将8-12％质量比的芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)，4-10％的强热火球菌(Pyrococcus furiosus)，10-15％的那不勒斯热袍菌(Thermotoga neapolitana)，8-12％的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125)，7-15％的腐败梭菌(Clostridium Putrifcum)，8-12％的短黄杆菌(Flavobacterium brevis)，10-12％的微单胞菌(Micromonospora)，7-15％的氨氧化古菌(Nitrososphaera viennensis)，8-10％的卡玛单胞菌(Comomonas)和6-9％的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)混合制得微生物混合菌粉；

d2.将10-15％质量比的氨基端氧化酶，4-12％的琥珀酸脱氢酶，8-16％的水解酶，5-15％的裂解酶，11-12％的碱性蛋白酶，8-15％的脂肪酶，6.5-15％的DNA聚合酶及7-10％的谷氨酸脱氢酶混合制成酶制剂；

d3.将步骤d1制得的微生物混合菌粉和步骤d2制得的酶制剂按照质量比5：1～12：1混合得到前置复合菌制剂；

d4.将步骤d3制得的前置复合菌制剂与清水按照1:100～1:300混合得到复合菌液。

本发明的积极效果：

①现有技术中，油烟净化装置的直径大于油烟进烟管道，油烟废气来不及扩散就进入填料层，导致外圈的填料利用率不高，本发明设置有连接部，第一中空部和第二中空部，油烟废气从进烟管道进入生物净化单元，首先进入漏斗形的连接部，由于连接部的直径从下而上逐渐变大，油烟废气进行第一次重新分布，油烟废气从连接部进入生物净化单元本体后，首先进入第一中空部，进行第二次重新分布，由于本体为主体，上下直径相同，在第一中空部整合后的油烟废气分布均匀，与第一填料部的截面保持一致，最大化的利用了第一填料部中的填料，而油烟废气从第一填料部出来后，在进入第二填料部之前，会在第二中空部内重新分布，大大提高第二填料部中填料的利用率；

②第一填料部填充有比表面积为4500～6500m²/m³，孔隙为空隙率20-35％间的第一复合填料，富集的微生物菌株密度大，酶的浓度高，相对该区域污染物的浓度高，去除效果高，能够去除大的颗粒污染物和大部分异味废气和油烟，第二填料部填充有比表面积为2500-3500m²/m³，空隙率为35-45％间的第二复合填料，富集的微生物菌和酶浓度相对低，该区域的污染物浓度也相对较低，能够净化颗粒较小费油烟污染物和少量异味废气；

③油烟废气在生物净化单元本体中停留时间约为1.5-4.8秒之间，并且通常第一填料部与第二填料部的停留时间比约为3：2，第一填料部的填料密度较高，净化大颗粒污染物，需要时间稍久，因此停留时间较长，而总体停留时间在1.5秒以上，其净化率较高，停留时间越长，净化率越高，但是超过4.8秒在增加成本的同时无法进一步的提高净化率。

附图说明

图1是本发明所述镁合金硒掺杂羟基磷灰石@纳米纤维光热抗骨肿瘤涂层的制备流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

1、进烟烟道；2、本体；3、连接部；4、第一中空部；5、第一填料部；6、第二中空部；7、第二填料部；8、菌液容纳槽；9、菌液喷淋结构

实施例1

参照图1，本发明优选实施例提供一种油烟净化装置，该装置包括进烟烟道、生物净化单元和菌液喷淋单元；生物净化单元包括一本体及与本体底部一体连接的连接部；本体为竖直设置的上下开口的中空圆柱状壳体，底部开口设置为进风口，顶部开口设置为出风口；连接部设置为上下开口的圆锥状壳体，顶部开口直径大于底部开口，连接部底部与进烟烟道密闭连接构成油烟废气的输送连接，连接部顶部与本体底部进风口一体设置，且连接部顶部开口与本体底部进风口直径一致；本体进风口和出风口之间从下而上依次设置有第一中空部，第一填料部，第二中空部和第二填料部，第一填料部填充有第一复合填料，第二填料部填充有第二复合填料；进风口、出风口、第一中空部、第一填料部、第二中空部和第二填料部互相连通；油烟废气从进烟烟道进入连接部，经过第一中空部，第一填料部，第二中空部和第二填料部，最终从出风口输出。

第一复合填料的制备过程如下：

b1.将40％的木质纤维素，30％的聚氨酯和30％的PP放置入发泡设备中；

b2.将发泡设备设置在105℃，通入氮气，得到发泡填料；

b3.将9％的石英砂，13％的无烟煤，17％的磁铁矿粉，17％的沸石粉末，17％的蒙脱土，18％的活性碳粉末，4％的MgO，5％的氧化铝在600℃的条件下高温烧结四小时，得到烧结填料；

b4.将步骤b2得到的发泡填料和步骤b3得到的烧结填料按照1：2的比例混合，得到第一复合填料。

使用比表面积分析仪测得上述制得的第一复合填料比表面积为5000m²/m³，使用动态蒸汽吸附法测得空隙率为30％。

第二复合材料的制备过程如下：

c1.将12％的酚醛纤维，16％的纤维活性碳，4％的粘胶纤维，9％的沥青纤维，7％的聚氨酯，3％的PP颗粒，26％的ABS颗粒，16％的聚氨酯，3％的钛粉，4％的PVC颗粒放入发泡设备；

c2.将步骤c1中的材料经过发泡成型工艺，得到第二复合填料。

使用比表面积分析仪测得上述制得的第一复合填料比表面积为3000m²/m³，使用动态蒸汽吸附法测得空隙率为40％。

菌液喷淋单元向第一填料部和第二填料部喷淋复合菌液。菌液喷淋单元包括容纳复合菌液的圆柱形的菌液容纳槽及菌液喷淋结构，菌液容纳槽与菌液喷淋结构连通，菌液容纳槽侧壁底部开设有连接孔，菌液喷淋结构与连接孔密闭连接，并通过连接孔与菌液容纳槽连通，菌液喷淋结构设置为环形管状结构，底部低于连接孔的最低点，菌液喷淋结构底部均匀设置有多个能够使复合菌液向下滴落的小孔，菌液喷淋结构悬于第二填料部上方，菌液喷淋结构底部与第二填料部的竖直方向的距离为0.3cm。

复合菌液的制备过程如下：

d1.将11％质量比的芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)，7％的强热火球菌(Pyrococcus furiosus)，13％的那不勒斯热袍菌(Thermotoga neapolitana)，10％的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125)，12％的腐败梭菌(ClostridiumPutrifcum)，11％的短黄杆菌(Flavobacterium brevis)，11％的微单胞菌(Micromonospora)，9％的氨氧化古菌(Nitrososphaera viennensis)，9％的卡玛单胞菌(Comomonas)和7％的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)混合制得微生物混合菌粉；

d2.将14％质量比的氨基端氧化酶，10％的琥珀酸脱氢酶，14％的水解酶，14％的裂解酶，11％的碱性蛋白酶，15％的脂肪酶，14％的DNA聚合酶及8％的谷氨酸脱氢酶混合制成酶制剂；

d3.将步骤d1制得的微生物混合菌粉和步骤d2制得的酶制剂按照质量比7：1混合得到前置复合菌制剂；

d4.将步骤d3制得的前置复合菌制剂与清水按照1:200混合得到复合菌液。

其中：芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)与强热火球菌(Pyrococcusfuriosus)对餐厨废气中的含硫及芳香烃有机物有良好的协同去除作用。

那不勒斯热袍菌(Thermotoga neapolitana)，假交替单胞菌(Pseudoalteromonashaloplanktis TAC125)，腐败梭菌(Clostridium Putrifcum)，短黄杆菌(Flavobacteriumbrevis)，微单胞菌(Micromonospora)，氨氧化古菌(Nitrososphaera viennensis)，卡玛单胞菌(Comomonas)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)对餐厨废气油烟中的挥发性油脂、不饱和脂肪酸，食品香料有良好的协同代谢作用。

氨氧化古菌(Nitrososphaera viennensis)对餐厨废气中的无机氮化物具有良好的降解作用。

而微生物酶协助微生物对芳香烃，脂肪，饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸的去除起到断链作用，使其微生物代谢更加快速和彻底。

菌液容纳槽与所述生物净化单元本体的高度比为1:3，菌液容纳槽的高与直径比为1：1.3，所述生物净化单元本体的高与直径比为3.5：1；第一中空部、第一填料部、第二中空部和第二填料部的高度比为第一中空部1：第一填料部3：第二中空部1：第二填料部2.5。

实际使用中，根据实际空间情况确认生物单元本体的内径，并根据废气量确认第一填料部和第二填料部的高度，使得废气通过填充了第一复合填料的第一填料部的时间为1.5秒，通过填充了第二复合填料的第二填料部的时间为1秒；并确定复合菌液的喷淋速度，具体为废气量为100m³/h时，复合菌液喷淋速度为1L/h。

并可在菌液容纳槽内壁设置液位控制器，液位控制器可控制连接有容纳菌液的水箱的水泵，当液面低于液位控制器时，液位控制器控制水泵从水箱抽取菌液到菌液容纳槽。水箱设置在较为容易添加菌液的位置，以方便添加菌液。

菌液从菌液容纳槽在重力作用下，流入菌液喷淋结构，并经第二填料部进入第一填料部，最终第一填料部聚集的菌液浓度较高，第二填料部聚集的菌液浓度较低，而第一填料部与第二填料部的停留时间比约为3：2，第一填料部的填料密度较高，净化大颗粒污染物，需要时间稍久，因此停留时间较长，而总体停留时间在1.5秒以上，其净化率较高，停留时间越长，净化率越高，但是超过4.8秒在增加成本的同时无法进一步的提高净化率。

下面给出对比例，以通过对比例与实施例的对比，验证实施例的技术效果:

对比例1

本发明对比例1提供一种油烟净化方法：

①取与实施例1中第一填料部填充的第一复合填料及第二填料部填充的第二复合填料的体积和相同的活性炭。

②将步骤①中的活性炭填充入与实施例1的生物净化单元本体大小形状相同的第一壳体内，第一壳体底部密闭连有油烟进烟管。

对比例2

本发明对比例2为在实施例1的生物净化单元本体的第一填充部和第二填充部中都填充入活性炭。

实验部分

按照GB18483-2001《饮食业油烟排放标准》附录A的实验方法分别对实施例1，对比例1和对比例2分别进行实验，得到去除前，实施例1，对比例1和对比例2的油烟排放浓度分别为：进气40mg/m³，实施例1出气0.8mg/m³，对比例1活性碳取代装置出气13mg/m³，对比例2部分活性碳取代装置出气5mg/m³，实施例1，对比例1和对比例2的去除率分别为98％，67.5％，87.5％。

检测值	实施例1	对比例1	对比例2
				VOC<sub>S</sub>(mg/m<sup>3</sup>)	0.8	13.0	5.0
恶臭值(无量纲)	小于300	1100	700
				去除率VOC<sub>S</sub>	98％	67.5％	87.5％

备注：VOCs采用系列FID火焰离子VOC分析仪SOLAR-FID检测恶臭值指标采用逸云天手提复合式恶臭气体分析仪PTM600-OU其数据采集根据检测的方法标准(规范)在设备的进气处及设备的出气处检测其数据。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油烟净化装置，其特征在于：该装置包括进烟烟道、生物净化单元和菌液喷淋单元，进烟烟道与生物净化单元构成油烟传输连接。生物净化单元包括一本体，本体为设置有进风口和出风口的中空壳体，进风口和出风口之间依次设置有第一中空部，第一填料部，第二中空部和第二填料部，第一填料部填充有比表面积为4500～6500m²/m³，空隙率为20-35％间的第一复合填料，第二填料部填充有比表面积为2500-3500m²/m³，空隙率为35-45％间的第二复合填料；进风口、出风口、第一中空部、第一填料部、第二中空部和第二填料部互相连通；菌液喷淋单元向第一填料部和第二填料部喷淋复合菌液。

2.根据权利要求1所述的一种油烟净化装置，其特征在于：所述生物净化单元设置在进烟烟道上方；所述本体竖直设置，底部设置有进风口，顶部设置有出风口；所述本体设置为柱状壳体，本体底部连接有上下开口的圆锥状的连接部，连接部口径较大的一端与本体底部密闭连接，连接部口径较小的一端与进烟烟道的顶部密闭连接；菌液喷淋单元包括容纳复合菌液的菌液容纳槽及菌液喷淋结构，菌液喷淋结构底部设置有多个能够使复合菌液向下滴落的小孔，菌液喷淋结构悬于第二填料部上方，菌液喷淋结构底部与第二填料部的竖直方向的距离为0.2-0.5cm。

3.根据权利要求1所述的一种油烟净化装置，其特征在于：菌液容纳槽与所述生物净化单元本体均设置为圆柱体，菌液容纳槽与所述生物净化单元本体的高度比为1:3，菌液容纳槽的高与直径比为1：1.2～1.0：1.5之间，所述生物净化单元本体的高与直径比为3：1～4.5：1之间；第一中空部、第一填料部、第二中空部和第二填料部的高度比为第一中空部1：第一填料部2.5～3.0：第二中空部1：第二填料部2.5～3.0。

4.一种利用上述油烟净化装置的油烟净化方法，其特征在于：其包括如下步骤：

a1.制备第一复合填料；

a2.制备第二复合填料；

a3.制备复合菌液；

a4.根据废气量确定第一复合填料，第二复合填料的体积及复合菌液的喷淋速度，废气量为100m³/h，复合菌液喷淋速度为0.5～1.5L/h；

a5.将第一复合填料填充入第一填料部，将第二复合填料填充入第二填料部，将复合菌液加入菌液容纳槽中。

5.如权利要求4所述的一种利用上述油烟净化装置的油烟净化方法，其特征在于，所述步骤a1的具体操作为：

b1.将30-45％的木质纤维素，25-30％的聚氨酯和30-50％的PP放置入发泡设备中；

b2.将发泡设备设置.在105℃，通入氮气5-10分钟，得到发泡填料；

b3.将7-10％的石英砂，8-15％的无烟煤，13-20％的磁铁矿粉，5-20％的沸石粉末，12-18％的蒙脱土，15-20％的活性碳粉末，1.5-4.5％的MgO，3.5-7.5％的氧化铝在600℃的条件下高温烧结四小时，得到烧结填料；

b4.将步骤b2得到的发泡填料和步骤b3得到的烧结填料按照1：2～2：3的比例混合，得到第一复合填料。

6.如权利要求4所述的一种利用上述油烟净化装置的油烟净化方法，其特征在于，所述步骤a2具体操作为：

c1.将12-15％的酚醛纤维，15-20％的纤维活性碳，3-5％的粘胶纤维，7-10％的沥青纤维，3-10％的聚氨酯，3-4％的PP颗粒，20-30％的ABS颗粒，10-18％的聚氨酯，1.5-4.5％的钛粉，3-4.5％的PVC颗粒放入发泡设备；

c2.将步骤c1中的材料进行发泡成型工艺，得到第二复合填料。

7.如权利要求4所述的一种利用上述油烟净化装置的油烟净化方法，其特征在于，所述步骤a3具体操作为：

d1.将8-12％质量比的芝田硫化叶菌(Sulfolobus shibatae)，4-10％的强热火球菌(Pyrococcus furiosus)，10-15％的那不勒斯热袍菌(Thermotoga neapolitana)，8-12％的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125)，7-15％的腐败梭菌(Clostridium Putrifcum)，8-12％的短黄杆菌(Flavobacterium brevis)，10-12％的微单胞菌(Micromonospora)，7-15％的氨氧化古菌(Nitrososphaera viennensis)，8-10％的卡玛单胞菌(Comomonas)和6-9％的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)混合制得微生物混合菌粉；

d2.将10-15％质量比的氨基端氧化酶，4-12％的琥珀酸脱氢酶，8-16％的水解酶，5-15％的裂解酶，11-12％的碱性蛋白酶，8-15％的脂肪酶，6.5-15％的DNA聚合酶及7-10％的谷氨酸脱氢酶混合制成酶制剂；

d3.将步骤d1制得的微生物混合菌粉和步骤d2制得的酶制剂按照质量比5：1～12：1混合得到前置复合菌制剂；

d4.将步骤d3制得的前置复合菌制剂与清水按照1:100～1:300混合得到复合菌液。

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